中國土地利用碳排放演變與影響因素分析

馮杰　王濤

摘要：以1989～2013年中國統(tǒng)計數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，借助土地利用碳排放計算方法和STIRPAT模型，分析土地利用碳排放演變與影響因素，結(jié)果表明：①土地利用碳排放量呈增加趨勢，其中建設(shè)用地碳排放量起主導(dǎo)作用。研究時段土地利用碳匯略有增加，但遠(yuǎn)不能抵消建設(shè)用地碳源作用。②土地利用碳排放過程劃分為四個階段，即1989～1996年碳排放量穩(wěn)定增加、1997～2001年碳排放量緩慢增加、2002～2007年碳排放量急劇增加、2008～2013年碳排放量快速增加階段。③研究時段內(nèi)單位GDP碳排放強度減小，人均碳排放強度增加。④土地利用碳排放與人口數(shù)量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與GDP呈正相關(guān)關(guān)系。

關(guān)鍵詞：建設(shè)用地；能源消耗；碳排放；STIRPAT；中國

DOI：10.13956/j.ss.1001-8409.2016.05.19

中圖分類號：F301.24；F124.5 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1001-8409（2016）05-0087-04

Abstract：This paper analyzed the evolution and influencing factors of land use carbon emission based on Chinese statistics data from 1989 to 2013 by land use carbon emission calculated method， based on the STIRPAT model. Result showed that land use carbon emission was increase， in which builtup land played a leading role. Land use carbon sinks slightly increased but it could not offset the carbon emission by builtup land. The process of land use carbon emission was divided into 4 stages， which were a steady increasing stage from 1989 to 1996， a slowly increasing stage from 1997 to 2001， a sharp increasing stage from 2002 to 2007 and a rapid increasing stage from 2008 to 2013. Carbon emission intensity of per unit of GDP was decrease while carbon emission intensity of per person increase， which all reflect that the consumption style of fossil energy was change from extensive to intensive gradually， and carbon emission intensity was increase gradually induced by the increasing of personal consumption capacity. Land use carbon emission had negative correlation with population while had positive correlation with GDP.

Key words：builtup land； energy consumption； carbon emission； STIRPAT； China

化石能源使用和土地利用變化是全球氣候變暖的重要驅(qū)動因素，受到社會廣泛關(guān)注[1，2]。改革開放以來，中國經(jīng)濟發(fā)展迅速，能源消耗量日益增大，城市化進程使土地利用發(fā)生巨大變化，中國碳排放量已居于全球各國前列[3]。科學(xué)認(rèn)識中國土地利用碳排放演變過程及影響因素，可為中國碳排放減緩和減少提供理論依據(jù)。

中國碳排放研究內(nèi)容包括碳排放核算及空間格局[4]、碳排放影響因素分析[5]、國民經(jīng)濟行業(yè)碳排放研究[6]、未來碳排放預(yù)測研究[7]，城市化過程[8]和公民個人碳排放研究[9]。土地利用碳排放計算方法中，耕地、林地、草地和建設(shè)用地的碳排放主要依據(jù)轉(zhuǎn)換系數(shù)，將土地利用面積轉(zhuǎn)化為碳排放量，其中建設(shè)用地碳排放通過化石能源的使用量轉(zhuǎn)換為碳排放量進行測算[10，11]。STIRPAT模型作為資源環(huán)境經(jīng)濟模型，應(yīng)用較多，為資源環(huán)境變化的經(jīng)濟驅(qū)動因素分析提供了有效方法[12，13]。本研究以1989～2013年中國統(tǒng)計數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用土地利用碳排放計算方法和STIRPAT模型，對土地利用碳排放演變及影響因素進行分析，為土地、化石能源集約利用等提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)來源于《中國統(tǒng)計年鑒》（1990～2014年）[14]，包括1989～2013年耕地、草地面積，煤炭、石油、天然氣使用量，GDP及其構(gòu)成和人口數(shù)據(jù)。森林面積數(shù)據(jù)來源于中國林業(yè)數(shù)據(jù)庫（http：//cfdb.forestry.gov.cn），包括第四次至第八次（1989～2013年）全國森林資源清查數(shù)據(jù)。

1.2 研究方法

1.2.1 碳排放計算

耕地、林地和草地土地利用碳排放計算公式如下[10～12]：

將公式（5）和公式（6）中l(wèi)nI作為因變量，lnP和lnA、lnB、lnC、lnD作為自變量，lna為常數(shù)項，lnε為殘差項，在對原始數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)上，進行多元線性逐步回歸分析。

2 結(jié)果分析

2.1 碳排放量分析

由公式（1）和公式（2）計算得到表1，其中耕地和建設(shè)用地為碳源，林地和草地為碳匯，碳排放量為碳源和碳匯之和。將碳源、碳匯和碳排放量數(shù)據(jù)制圖，得到圖1。

從表1可看出，1989～2013年中國土地利用碳排放量呈持續(xù)增加趨勢，25年間共增加24.316×108t，增加2.75倍，年均增加0.935×108t，碳源/碳匯值增加137.21%。土地利用類型碳排放中，建設(shè)用地碳排放占主導(dǎo)地位，其變化趨勢與碳排放量變化趨勢一致。此外，耕地碳源作用最大，林地碳匯作用最大。1989～2013年耕地碳排放量呈增加趨勢，增加0.130×108t，增加27.24%。林地碳吸收量呈增加趨勢，增加0.432×108t，增加55.57%。草地碳吸收量呈減少趨勢，減少0.012×108t，減少17.94%?？傮w上，林地和草地的碳吸收量足以抵消耕地的碳排放量，但遠(yuǎn)小于建設(shè)用地碳排放量。

圖1顯示，1989～2013年期間，中國碳匯量增加0.420×108t，增加49.73%；碳源量增加24.736×108t，增加2.55倍；碳匯占碳源的比例降低5.03%。中國碳排放縮減途徑主要是減少建設(shè)用地的碳排放量，即減少煤炭、石油和天然氣的使用量，提高化石能源的利用效率，發(fā)展清潔能源技術(shù)與化石能源集約利用。林地面積提高是輔助途徑，對碳排放只能起到較小的減緩作用。

2.2 碳排放演變

結(jié)合表1、圖1和圖2（碳排放距平值圖），本研究將土地利用碳排放劃分為四個階段，即第一階段（1989～1996年）碳排放量穩(wěn)定增加、第二階段（1997～2001年）碳排放量緩慢增加、第三階段（2002～2007年）碳排放量急劇增加、第四階段（2008～2013年）碳排放量快速增加階段。

第一階段（1989～1996年），土地利用碳排放量穩(wěn)定增加，1996年比1989年增加3.323×108t，增加37.54%。該階段碳排放量低于1989～2013年平均水平，所占平均水平比例的均值為57.95%，且呈增加趨勢，增加18.57%。該階段中國經(jīng)濟穩(wěn)定發(fā)展，耕地面積下降，林地和草地面積增加，建設(shè)用地規(guī)模相對較小，化石能源使用量穩(wěn)定增加。

第二階段（1997～2001年），土地利用碳排放量緩慢增加，2001年比1997年增加1.273×108t，增加10.45%。該階段碳排放量仍低于1989～2013年平均水平，所占平均水平比例的均值為71.30%，且呈增加趨勢，增加7.12%，增加比例低于第一階段。該階段中國經(jīng)濟發(fā)展進入緩慢時期，耕地、林地面積增加，草地面積穩(wěn)定，建設(shè)用地擴展緩慢，受國有企業(yè)改革影響，煤炭、石油和天然氣使用量增加緩慢。

第三階段（2002～2007年），土地利用碳排放量急劇增加，2007年比2002年增加11.245×108t，增加78.50%。該階段碳排放量高于1989～2013年平均水平，所占平均水平比例的均值為112.67%，呈急劇增加趨勢，增加62.85%，增加比例遠(yuǎn)高于第一階段和第二階段。該階段中國經(jīng)濟快速發(fā)展，耕地和草地面積穩(wěn)定，林地面積增加，建設(shè)用地規(guī)模急劇擴大，煤炭、石油和天然氣等化石能源使用量急劇增加。

第四階段（2008～2013年），土地利用碳排放量快速增加，2013年比2008年增加6.851×108t，增加26.04%，高于第一階段和第二階段，但低于第三階段。該階段碳排放量高于1989～2013年平均水平，所占平均水平比例的均值為167.31%，高于前三個階段，且呈增加趨勢，增加38.29%，增速高于第一階段和第二階段，但低于第三階段。該階段中國經(jīng)濟發(fā)展速度放緩，但仍是快速發(fā)展時期，耕地、林地和草地面積穩(wěn)定，建設(shè)用地規(guī)模增速放緩但仍快速增加，煤炭、石油和天然氣等化石能源使用量也快速增加。

2.3 碳排放強度分析

1989～2013年中國單位GDP碳排放強度呈減少趨勢，而人均碳排放強度呈增加趨勢。研究時段內(nèi)，中國GDP增加55×1012元，增加32.48倍，而同期碳排放量僅增加2.75倍，單位GDP碳排放強度呈下降趨勢，減少4625.20kg/萬元，減少88.81%，表明中國化石能源利用效率逐漸提高。單位GDP碳排放強度并非完全線性變化過程，劃分為1989～1996年急劇下降和1997～2013年緩慢下降階段?？傮w上單位GDP碳排放強度的線性遞減率為157.71kg×萬元×a-1（P<0.001）。1989～1996年線性遞減率為545.42kg×萬元×a-1（P<0.001），1997～2013年線性遞減率為59.91kg×萬元×a-1（P<0.001）。單位GDP碳排放強度線性變化趨勢通過了0.001顯著性水平檢驗，表明未來一段時間內(nèi)中國單位GDP碳排放強度仍會呈減少趨勢（圖3）。

與單位GDP碳排放強度變化趨勢相反，人均碳排放強度呈線性增加趨勢，2013年比1989年增加1652.18kg/人，增加2.10倍，與同期土地利用碳排放量增加的比例相當(dāng)，這主要是由于受計劃生育政策影響，中國總?cè)丝跀?shù)量增加緩慢，同時經(jīng)濟發(fā)展水平不斷提高，國民收入也在不斷增長，消費水平隨之提高，人均碳排放強度也隨之增加。人均碳排放強度可劃分為1989～2001年緩慢增加和2002～2013年快速增加階段。兩個階段人均碳排放強度線性遞增率分別為23.55kg/人和117.58kg/人，后一階段是前一階段的4.99倍。人均碳排放強度線性變化趨勢通過了0.001顯著性水平檢驗，表明未來一段時間內(nèi)人均碳排放強度仍會呈增加趨勢（圖3）。

1989～2013年中國單位GDP碳排放強度下降，主要是由于中國經(jīng)濟發(fā)展逐漸從粗放式化石能源消耗向集約利用方式轉(zhuǎn)變；人均碳排放強度上升，是因為國民收入在不斷增加，個人消費能力逐漸提升，引起碳排放量持續(xù)增加。由此可知，中國碳排放減緩與減少策略，應(yīng)從兩方面著手，一是加快經(jīng)濟發(fā)展轉(zhuǎn)型，從粗放式經(jīng)濟發(fā)展向集約式經(jīng)濟發(fā)展模式轉(zhuǎn)變，使化石能源集約利用和有效利用，降低化石能源的使用量；二是隨著個人消費能力的提高，個人碳排放應(yīng)納入碳減排控制范疇，加大宣傳力度，提高公民個人素質(zhì)，倡導(dǎo)綠色、低碳消費的生活方式。目前對前者的關(guān)注度較高，而對后者關(guān)注程度較低，需引起重視。

2.4 土地利用碳排放影響因素分析

利用STIRPAT模型，分別以lnI為因變量，lnP和lnA為自變量（第一組）和以lnI為因變量，lnP、lnB、lnC和lnD為自變量（第二組）進行回歸分析，結(jié)果見表2。

第一組多元線性逐步回歸分析結(jié)果表明，1989～2013年中國土地利用碳排放量（lnI）與人口數(shù)量（lnP）、GDP（lnA）關(guān)系密切，回歸系數(shù)分別為-5.986和0.723，通過了0.05顯著性水平檢驗。由回歸系數(shù)可知，碳排放量與人口數(shù)量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，而與GDP呈正相關(guān)關(guān)系，并且人口數(shù)量變量對模型的解釋程度高于GDP變量。

為了進一步分析碳排放量與GDP構(gòu)成的相關(guān)關(guān)系，進行第二組多元線性逐步回歸分析，結(jié)果表明，1989～2013年中國土地利用碳排放量（lnI）與人口數(shù)量（lnP）呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，回歸系數(shù)為-11.619；與第一（lnB）產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，回歸系數(shù)為-0.551；與第三（lnD）產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值呈正相關(guān)關(guān)系，回歸系數(shù)為1.272，與第二（lnC）產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值無關(guān)。由回歸系數(shù)可知，中國土地利用碳排放量與人口數(shù)量相關(guān)性高于第一產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)，與第三產(chǎn)業(yè)相關(guān)性高于第一產(chǎn)業(yè)。

3 結(jié)論與討論

基于1989～2013年中國統(tǒng)計數(shù)據(jù)，采用土地利用碳排放計算方法和STIRPAT模型，分析了中國土地利用碳排放演變及影響因素，結(jié)果表明：

（1）1989～2013年中國土地利用碳排放量呈增加趨勢，共增加24.316×108t，增加2.75倍。利用煤炭、石油和天然氣估算的建設(shè)用地碳排放量在土地利用碳排放量中起主導(dǎo)作用，二者變化過程一致。研究時段內(nèi)中國土地利用碳匯略有增加，但遠(yuǎn)不能抵消建設(shè)用地碳源作用，二者相差甚遠(yuǎn)。

（2）1989～2013年中國土地利用碳排放過程劃分為4個階段，即第一階段（1989～1996年）碳排放量穩(wěn)定增加、第二階段（1997～2001年）碳排放量緩慢增加、第三階段（2002～2007年）碳排放量急劇增加、第四階段（2008～2013年）碳排放量快速增加階段。其中，第一階段和第二階段土地利用碳排放量低于1989～2013年平均水平，第三階段和第四階段高于平均水平。

（3）1989～2013年中國單位GDP碳排放強度減小，而人均碳排放強度增加，反映出中國經(jīng)濟發(fā)展過程逐步由化石能源的粗放式利用向集約式利用轉(zhuǎn)變，以及國民收入水平提高導(dǎo)致消費能力提高，從而引起個人碳排放水平的逐步增加。

（4）1989～2013年中國土地利用碳排放影響因素分析反映出碳排放與人口數(shù)量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與GDP呈正相關(guān)關(guān)系。在GDP構(gòu)成中，中國土地利用碳排放量與第一產(chǎn)業(yè)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與第三產(chǎn)業(yè)呈正相關(guān)關(guān)系，而與第二產(chǎn)業(yè)無關(guān)。

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（責(zé)任編輯：何 彬）